800 字徹底理解 Go 指針

這篇文章是為不熟悉 Go 的指針或指針類型的程序員而準備的。

什麼是指針?

簡單點說,指針是指向另一個地址的值。這是教科書上的解釋,但如果你轉自一門不用談論變量地址的開發語言時,這個解釋看上去猶如一串楔形文字,難以理解。

讓我們分解一下。

什麼是內存?

計算機內存,即 RAM,可以被看作是一串盒子,一個接一個地排成一行。

每個盒子(或者稱為單元格)都標有一個惟一的數字,數字按順序遞增;這是單元格的地址,其所在的內存位置。

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每一個單元格存儲一個值。如果你知道某個單元格的內存地址,就可以訪問該單元格並讀取裡面的內容。或者用另外一個值替換該單元格內之前的值。

這都是關於內存的知識,CPU 所做的一切都是為獲取和存儲值到內存單元中。

什麼是變量?

編寫一段代碼讀取儲存在內存地址為 200 的值,將其乘以 3 並將結果存儲在內存地址為 201 的位置,偽代碼流程如下:

  • 讀取存儲在內存地址為 200 的值,並將其暫存在 CPU 中;
  • 將存儲在 CPU 中的值乘以 3;
  • 將存儲在 CPU 中的值存入內存地址為 201 的位置;
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這正是早期程序的編寫方式。程序員將保留一個內存位置列表,包括誰使用它、何時使用以及存儲在其中的值表示什麼。

很明顯,這很繁瑣而且容易出錯,這也意味著在編寫程序期間,必須給存儲在內存中的每一個可能的值分配一個地址。更糟糕的是,這種方式使得在程序運行時動態地將內存分配給變量變得異常困難 -- 試想一下,如果你不得不使用全局變量來編寫大型程序。

為了解決這個問題,創造了變量的概念。變量只是一個由數字字母組成的、標識存儲位置的假名。

現在,我們不再討論存儲位置,而是討論變量,這是我們為內存位置提供的方便記憶的名稱。之前的程序現在可以表示為:

  • 讀取變量 a 中存儲的值並將其放入 CPU 中;
  • 將其乘以 3;
  • 將結果存入變量 b;
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這是同一個程序,但有一個重要的改進 — 我們不再需要直接討論內存位置,也不再需要跟蹤它們 — 把這些繁重的工作交給編譯器處理。

現在,我們可以像下面這樣寫程序:

var a = 62
var b = a * 3

編譯器將確保為變量 a 和 b 分配唯一的內存位置,以便根據需要保存它們的值。

什麼是指針?

現在我們已經知道,內存是一系列編號的單元格,而變量僅僅是標識內存位置的暱稱,那指針是什麼呢?

指針是指向另一個變量的內存位置的值。

指針指向變量的內存地址,就像變量標識值的內存地址一樣。

一起來看下這段代碼:

1func main() {
2 a := 200
3 b := &a
4 *b++
5 fmt.Println(a)
6}

第二行代碼聲明瞭變量 a 且賦值 200。

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接著,聲明瞭變量 b 並將變量 a 的地址賦值給它。記住,我們不知道變量 a 存儲的確切地址,但是我們仍然可以將 a 的地址存儲在 b 中。

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第四行代碼是最難理解的。變量 b 存儲的是變量 a 的地址,但我們又想將 a 的值加一。為了達到這個目的,必須使用解引用,通過 b 獲得 a 的值。

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然後將值加一,並將結果存儲在 b 指向的內存位置上,即變量 a 所在的內存位置。

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最後一行代碼打印的就是 a 的值,也是加一之後的值 201。

總結

如果你之前使用的語言沒有指針的概念或者每個變量都隱含指針,不要驚慌,理解變量與指針之間的關係需要時間與實踐,請記住這條規則:

指針是指向另一個變量的內存位置的值。

原文地址:

https://dave.cheney.net/2017/04/26/understand-go-pointers-in-less-than-800-words-or-your-money-back

譯者水平有限,如有翻譯或理解錯誤,煩請幫忙指出,感謝!


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